2024年, 第44卷, 第03期　
刊出日期：2025-06-18

  

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  基于热压转印织布微结构制备高性能电纺TPU纤维膜压阻传感器

  李梦楠, 马传国, 武家昕, 戴培邦

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 221-228. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022289

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  为了提升柔性应变传感器的传感响应及稳定性，提出了一种热压转印策略，即分别将石墨烯（Gr）、聚苯胺（PANI）及Gr协同PANI负载于电纺热塑性聚氨酯（TPU）纤维膜，然后采用热压转印技术将一种商用织布的表面微结构转印至电纺TPU纤维膜表面，最后将其组装成一系列具有表面和内部双重微结构的柔性压阻传感器。通过系统研究填料种类、热压时间对器件性能的影响，获得了传感性能优异的Gr/PANI-TPU（MGPT）传感器，MGPT传感器相对其他2种纤维膜传感器，具有较宽的响应速率范围(1～1 000 mm·min^-1)、较高的灵敏度(0～6 kPa，灵敏度高达0.143 kPa^-1)。该传感器还具有较快的响应时间（153 ms）和恢复时间（106 ms），以及优异的耐久性（1 000次循环加载-卸载），且在人体应用中表现出良好的动作监测能力。
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  铁、镍负载氮掺杂碳基双功能催化剂的制备及性能

  杨会田, 马姣君, 刘思焱, 高伟, 么蕾, 彭洪亮, 张可翔, 徐芬, 孙立贤

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 229-236. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2021253

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  针对燃料电池氧发生还原反应（ORR）、氧析出反应（OER）所需催化剂材料存在的储量稀少、价格昂贵及ORR、OER性能不能兼得等问题，提出一种利用水-浴法，掺杂Fe、Ni制备FeNi/C-PM-X双功能催化剂的方法。利用场发射扫描电镜、场发射透射电镜分析其表面形貌、组成元素；利用物理吸附仪表征样品的比表面积和孔径；利用X-射线衍射仪测试材料的晶格结构；利用光谱仪(分析样品的石墨化程度；利用X-射线光电子能谱仪表征样品元素价态、元素含量及含有的官能团。研究发现，催化剂FeNi/C-PM-900具有优异的抗甲醇中毒能力，且氧还原反应半波电位达0.801 V，可与铂基催化剂相媲美；电流密度为10 mA·cm^-2时，FeNi/C-PM-900的氧析出反应过电位为0.44 V，双功能催化剂良好；Fe、Ni金属掺杂碳材料具有较理想的比表面积和稳定性。实验结果表明，Fe掺杂可大大加速电荷转移动力学，并在Ni中心与自身之间产生协同效应，可极大提高氧还原和氧析出性能。
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  机器学习在轻质高熵合金设计中的应用

  陈巧冰, 赫梓建, 刘璇, 赵艺, 王殿辉, 胡朝浩, 王仲民

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 237-245. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202457

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  轻质高熵合金是一类相较于传统的合金具有更低密度和更高强度的新型材料，在航空航天、汽车工业、电子设备等高新产业有广泛的应用前景。然而，现阶段报道的高熵合金的强度与塑性的协调是亟待解决的一大难题，且制备工艺不完善，生产成本较高，暂时难以实现大规模推广与应用。因此，具有低密度和高强度的新型轻质高熵合金的设计与开发备受关注。着眼于准确、高效的机器学习方法在材料设计领域的应用与发展，基于国内外学者的研究成果，对利用机器学习低成本加速高熵合金设计进行了阐述，包括采用高通量实验与主动学习等方法不断挖掘、清洗、迭代、优化数据以及利用特征工程提高模型预测精度和性能，利用算法探寻标签值与特征变量间的关系，深入分析高熵合金性能强化的原因，并对近期机器利用学习预测轻质高熵合金的相结构及力学性能的研究进展进行了总结和展望。
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  CaCO₃/Ag₂O复合光催化剂降解及抗菌性能研究

  徐凤, 钟燕, 王殿辉, 胡朝浩

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 246-254. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202289

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  为提高CaCO₃的使用率，拓展其在处理污染物及抗菌方面的应用，利用沉淀法合成Ag₂O及添加CaCO₃进一步制备CaCO₃/Ag₂O光催化剂，通过XRD、XPS、SEM、TEM等对其结构组成、形貌晶格等方面进行表征。实验结果表明，当CaCO₃与Ag₂O复合比例为1∶1时，在可见光下30 min内对亚甲基蓝降解率可达90%，同时4次循环实验也表明，CaCO₃/Ag₂O复合光催化剂具有良好的稳定性。光催化剂抗菌试验表明，CaCO₃/Ag₂O复合光催化剂在30 min内可将金黄色葡萄球菌全部清除。CaCO₃负载Ag₂O形成异质结，促进了光生电子空穴对的分离，有效提高了复合体系光催化性能。
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  汽车门锁齿板和齿轮的疲劳分析与改进研究

  朱锋明, 姚嘉, 林枫, 卢伟, 唐荣江

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 255-260. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022295

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  某汽车门锁公司为降低电动门锁成本，对门锁内部齿板更换定位方式，但会造成门锁使用寿命下降，标准QC/T323—2007《汽车门锁和车门保持件》规定门锁寿命应满足10万次。为使门锁寿命满足标准，对门锁进行疲劳试验，发现门锁内薄弱区域为齿板的齿根。采用有限元法，基于材料S-N曲线和Miner线性疲劳损伤积累理论对齿板与齿轮的齿根进行疲劳分析。分析结果与试验结果相接近，误差为8.3%，表明建立的有限元疲劳分析方法合理。基于此方法更换齿板材料，将齿板寿命提升至10万次以上。最后再将安装有新齿板的门锁进行疲劳试验，试验结果表明门锁寿命大于10万次，满足要求。同时，基于此设计方案，每个电动门锁可节约成本255元左右。
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  基于核密度估计的短期电力负荷区间预测

  高明, 高鹏, 高养侠

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 261-267. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202413

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  针对单点预测模型难以较全面地描述负荷变化趋势，以及优化算法存在局部易收敛和全局性搜索能力差的问题，提出一种基于改进烟花算法（IFWA）优化长短期记忆神经网络（LSTM）模型参数的IFWA-LSTM负荷预测模型。通过引入自适应调节因子和精英策略来提高烟花算法（FWA）的全局搜索能力和灵活性，以提高求解效率和精度。同时，采用核密度估计（KDE）对IFWA-LSTM模型得到的预测结果进行概率预测，针对KDE模型非线性映射能力较弱的问题，采用支持向量回归（SVR）对其进行优化拟合，再对预测值的概率密度函数进行求解，得到不同置信度下的功率预测区间。基于某台区的实测负荷数据对本模型进行实验验证，结果表明，相比于传统神经网络算法模型，本模型的预测精度更高，误差更小，整体预测性能更优。
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  Si添加对FeSiBPCu合金结晶行为、热稳定性和软磁性能的影响

  肖涛, 覃育增, 楚孟哲, 万媛, 张聪, 唐成颖

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 268-273. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2021202

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  针对Si元素含量对FeSiBPCu合金结构和性能的影响进行研究，提出利用Si元素置换B元素的方法来分析元素含量对合金结构和性能的影响。分别使用X射线衍射仪、差示扫描量热法、振动样品磁强计和扫描电子显微镜分析FeS-iBPCu系合金中Si元素含量变化对非晶形成能力、热稳定性和软磁性能的影响。实验结果表明，5种不同成分样品均表现出非晶结构，Si的加入有利于提高合金的非晶成形能力；铸态条带加热时均发生2次晶化，随着Si含量的增加，晶化起始温度第1次向低温区移动，第2次向高温区移动，2次晶化之间的温度区间明显扩大，增大了退火范围；淬态薄带饱和磁化强度随着Si元素的添加基本保持不变，最大值为149 emu·g^-1；选择软磁性能较好的淬态Fe₈₀Si₆B₁₀P₃Cu₁非晶薄带在不同温度下进行晶化退火处理10 min，温度超过730 K时开始析出纳米晶，随着退火温度升高，纳米晶析出密度增加，晶粒尺寸变大，退火后的非晶/纳米晶合金具有良好的软磁性能，表现出较高的饱和磁化强度(181 emu·g^-1)。适量Si元素的添加有利于提高FeS-iBPCu合金的非晶形成能力和软磁性能。
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  Ti6Al4V磁控溅射沉积Ag-Cu涂层及其抗菌性能的研究

  丁结平, 丁佳, 高波, 徐晋勇

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 274-280. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022254

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  钛合金作为植入物广泛应用于医学领域，由于不具备抗菌性能，易造成人体受到细菌感染，随着医用材料对抗菌性能要求的日益提升，亟待开展钛合金抗菌性能研究，以拓展其应用范围。为改善钛合金Ti6Al4V的抗菌性能，采用磁控溅射技术优化工艺参数，在钛合金Ti6Al4V表面制备Ag、Ag-Cu涂层，采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射仪（XRD）等表征手段对涂层的表面形貌、微观结构、化学成分分布等性能进行研究；通过体外抗菌活性试验对试样涂层进行抗菌性能检测。实验结果表明，溅射沉积Ag、Ag-Cu涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均为99.99%。由于涂层析出的Ag⁺、Cu²⁺起到了抗菌作用，以及Ag、Ti粒子发生了光催化作用，产生了抗菌效果。
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  退火温度对Fe_84.3Si₂B_8.5P_3.5C₁Cu_0.7合金软磁及耐腐蚀性能的影响

  覃育增, 楚孟哲, 肖涛, 张聪, 万媛, 唐成颖

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 281-285. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2021209

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  针对合金软磁及耐腐蚀性能问题，研究了Fe_84.3Si₂B_8.5P_3.5C₁Cu_0.7合金经不同退火温度处理后的软磁及耐腐蚀性能。采用非自耗真空熔炼炉制备Fe_84.3Si₂B_8.5P_3.5C₁Cu_0.7母合金，用高速单辊旋淬法将母合金制备成合金薄带，使用X射线衍射仪、差热扫描量热仪、扫描电子显微镜、振动样品磁强计以及电化学工作站对退火前后合金薄带的物相结构、软磁性能和耐腐蚀性进行表征测试。测试结果表明：在480 ℃等温退火3 min后，合金的软磁性能达到最优，饱和磁感应强度B_s≈1.82 T，矫顽力H_c≈5.2 A·m^-1；腐蚀后的合金薄带表面仅有微量的针状腐蚀产物，且无明显的腐蚀坑，表面光滑平整，具有良好的耐腐蚀性能。Fe_84.3Si₂B_8.5P_3.5C₁Cu_0.7合金薄带在退火温度为480 ℃、保温3 min条件下具有良好的综合性能。
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  B₂O₃掺杂对0.76BF-0.24BT高温无铅压电陶瓷结构与性能影响

  黄蔚然, 杨华斌, 袁琳娜

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 286-291. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202183

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  为研究掺杂B₂O₃对陶瓷的影响，采用固相合成法制备了0.76BiFeO₃-0.24BaTiO_3-xB₂O₃（简称0.76BF-0.24BT-x BO）高温无铅压电陶瓷，x为摩尔分数。对0.76BF-0.24BT-x BO陶瓷相结构、微观形貌组织、电学性能、居里温度以及退极化温度进行测试分析。XRD分析表明所有样品均为纯三方钙钛矿结构。观察陶瓷微观形貌，发现晶粒分布均匀，晶界之间有液相存在，且晶粒尺寸随着x增加而增大。陶瓷最佳烧结温度从960℃降至940℃。当x=0.1时，压电常数和剩余极化强度达到最大值，分别为101 pC·N^-1、21.5μC·cm^-2。0.76BF-0.24BT-x BO陶瓷有着良好的高温稳定性：居里温度T_C为585℃，退极化温度T_d=560℃。研究结果表明，掺杂B₂O₃具有改善0.76BF-0.24BT陶瓷微观形貌组织、降低烧结温度和提高电学性能的作用。
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  Cr³⁺掺杂对Mn₃O₄结构、形貌以及磁电性能的影响

  崔梦范, 王松伟, 张鑫, 杨瑞鑫, 张亚乐, 邓胜龙, 周欣

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 292-298. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022136

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  为了探究Cr³⁺掺杂对Mn₃O₄体系磁电效应的影响，采用传统固相法成功制备了Mn₃O₄及Mn_1.8Cr_1.2O₄的单相多晶样品。X射线衍射及精修结果表明，掺杂前后存在晶体结构的改变，由四方晶系转变为立方晶系，其空间群由I41/amd变为■。场发射扫描电镜结果显示，掺杂前样品的晶粒呈紧密的镶嵌结构，掺杂后样品呈离散的五面体及八面体形貌，且尺寸约是掺杂前的1/8。磁性研究结果表明，掺杂前、后样品Yafet-Kittel型亚铁磁相变温度由43 K提高到60 K，这源自Cr³⁺掺杂使Mn³⁺(Cr³⁺)/Mn²⁺—O键长缩短，Mn³⁺(Cr³⁺)—O—Mn3+(Cr³⁺)键角增大，磁相互作用增强。此外，掺杂后矫顽力显著降低，这可根据离散的晶粒间作用力减小来理解。介电效应研究发现，掺杂前、后样品在磁相变点附近存在不随频率移动的介电异常峰，表明该体系存在与磁序相关的铁电极化，这源自体系的非线性磁结构。
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  Ba_0.4Sr_1.6Mg₂Fe₁₂O₂₂ Y-type六角铁氧体的制备及磁性能

  高熠斌, 王松伟, 张鑫, 杨瑞鑫, 张亚乐, 崔梦范

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 299-303. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202156

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  针对Y型六角铁氧体Ba_0.4Sr_1.6Mg₂Fe₁₂O₂₂单相多晶样品的固相法制备工艺及磁性能进行研究。通过粉末X射线衍射表征Y型六角铁氧体Ba_0.4Sr_1.6Mg₂Fe₁₂O₂₂单相多晶样品的物相及晶体结构，实验结果表明，当烧结温度为1 120～1 160℃，有M相产生，随着温度升高，M相的衍射峰逐渐减小；当烧结温度达到约1 170℃时，得到Y型六角铁氧体Ba_0.4Sr_1.6Mg₂Fe₁₂O₂₂的单相。通过扫描电子显微镜及能谱研究样品的微观结构、形貌及成分，统计结果表明，Ba_0.4Sr_1.6Mg₂Fe₁₂O₂₂铁氧体呈现拉长的六角形形貌，平均晶粒尺寸约3μm，同时还存在小的颗粒，且2种形貌的成分相同。利用综合物性测量系统对样品的磁特性进行表征，发现在330 K和90 K温度附近存在2种磁性异常，分析表明，330 K附近的磁性异常对应锥形磁结构相变，90 K附近的磁性异常对应自旋玻璃相变。Y型六角铁氧体Ba_0.4Sr_1.6Mg₂Fe₁₂O₂₂锥形磁相变的磁有序温度高于室温，为室温下磁电耦合提供可能。
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  外电场下单层InSe电子结构的第一性原理计算

  刘赵一, 周刚, 王智敏, 赵维乐

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 304-309. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2022191

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  由于具有大的塞贝克系数和电导率，单层InSe具有优异的热电性能。采用第一性原理计算方法系统地研究了外电场作用下单层InSe的结构、电子结构和电荷转移。研究结果表明，当电场强度在0～0.6 V/?时，费米能级附近的导带和价带对外电场的作用不敏感，且带隙几乎不随外电场变化。主要是因为施加外电场后，上、下Se-In原子层周围的自由电子发生了转移，使得单层InSe对外电场有屏蔽作用；在屏蔽效应下，单层InSe的结构及其内部化学键受到外电场的影响较小，使得单层InSe的能带对外电场作用不敏感。本研究可为二维材料电子结构和物性的外电场调控机制提供一定的理论参考。
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  基于多场耦合联合仿真稀土电解机械手的优化

  孙明明, 唐焱, 梁冰, 邵留宝

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 310-315. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.202132

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  针对稀土熔盐电解生产中高温熔融金属提取技术存在的问题，设计了一种提锅式机械手，运用仿真软件分析机械手提取坩埚时的受力和形变。在SolidWorks环境下构建机械手仿真模型，对通讯接口作兼容处理，导入COMSOL Multiphysics软件；依据镨钕合金生产工艺规程确定试验边界；以力矩电机驱动螺母移动的距离为控制量，在满足机械手提取坩埚的应力和形变的前提下，对机械手提取坩埚过程进行联合仿真，获取合适机械手夹持杆尺寸。仿真结果表明，当机械手夹持杆直径为22 mm，满足需用夹持力时，最大应力约为9×10～7 N·m^-2，夹持杆下部高温形变约为4.7 mm；夹持爪与坩埚接触无形变时，夹持杆与高温熔液液面接触处的形变约为5.2 mm，其中高温形变约为2.5 mm，横向力形变约为2.7 mm，夹持杆与连接杆连接处的形变约为7.75 mm，机械手设计参数满足工作要求。
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  厚度对Cu/HfO₂/ITO器件阻变特性的影响

  李琳琳, 何木芬, 吴枚霞, 马垒, 袁昌来

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 316-322. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2024160

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  采用直流磁控溅射方法，通过调节溅射时间研究二氧化铪（HfO₂）功能层的厚度对Cu/HfO₂/ITO器件阻变性能的影响。利用X射线衍射技术测试了所制备的HfO₂薄膜的晶体结构，实验结果表明，随着厚度的增加，HfO₂薄膜的衍射峰的强度增加。利用X射线光电子能谱对12 nm厚的HfO₂薄膜进行了成分和价态分析，证实所制备的HfO₂薄膜中的Hf为+4价。通过对Cu/HfO₂/ITO器件进行I-V特性测试，发现3种功能层厚度不同的Cu/HfO₂/ITO器件都属于双极转变，且都需无进行初始化操作；对Cu/HfO₂/ITO器件进行循环耐受性测试，器件经过60次循环后仍能保持良好的开关特性；对Cu/HfO₂/ITO器件的稳定性进行分析，随着厚度的增加，R_HRS与R_LRS的离散系数增加，器件的稳定性降低，功能层厚度约为12 nm的Cu/HfO₂/ITO器件稳定性最佳。对功能层厚度约为12 nm的Cu/HfO₂/ITO器件的I-V曲线进行双对数拟合，拟合结果表明，器件在低电阻状态（LRS）时符合欧姆传导机制，在高电阻状态（HRS）时符合空间电荷限制电流传导机制。通过设置功能层厚度约为12 nm的Cu/HfO₂/ITO器件的SET限制电流，表明器件具有多值存储的应用潜力。研究结果表明，通过调整功能层HfO₂厚度有利于提高Cu/HfO₂/ITO的阻变性能。
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  GaAs基底上制备圆孔阵列光栅及其影响因素研究

  石铸, 全保刚, 阚强, 胡放荣

  桂林电子科技大学学报. 2024, 44(03): 323-330. https://doi.org/10.16725/j.1673-808X.2021350

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  为解决半导体激光器的偏振问题,提出了一种利用泰尔博特位移光刻曝光技术在Ga As衬底上制作周期光栅的方法,并系统研究了工艺参数和抗反射层对制备的周期光栅质量的影响。利用二次光刻工艺和反应离子蚀刻工艺在Ga As衬底上制备圆孔阵列周期光栅;通过电感耦合等离子体蚀刻设备制造均匀光栅。实验结果表明,该工艺流程可制备深度为20～150 nm的动态可调圆孔阵列周期光栅;当曝光剂量为30 m J·cm^-2,曝光光强度为2 m W·cm^-2,显影时间为1 min时,所曝光出的周期光栅符合实验要求;重复实验证明了利用泰尔伯特位移光刻技术制备光栅工艺的可行性及稳定性。